DE10358215A1

DE10358215A1 - Verfahren zum Aufwickeln einer laufenden Materialbahn sowie Wickelmaschine zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE10358215A1
Application number: DE2003158215
Authority: DE
Inventors: Roland Thomas
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2005-07-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufwickeln einer laufenden Materialbahn (2), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, bei dem die Materialbahn (2) nacheinander auf mehrere Wickelkerne (3), insbesondere Tamboure, aufgewickelt wird und bei dem jeweils mit dem Aufwickeln auf einen neuen und vorbeschleunigten Wickelkern (3.2) begonnen wird, wenn eine auf einem vorherigen alten Wickelkern (3.1) gebildete Wickelrolle (4) einen vorbestimmten Durchmesser (D) erreicht hat. DOLLAR A Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Überführstreifen (8) mittels mindestens einer Trenneinrichtung (6, 11, 11.1, 11.2) von mindestens zwei Übergabeteilen (7, 7.1, 7.2) erzeugt wird und dass anschließend die mindestens zwei Übergabeteile (7, 7.1, 7.2) samt ihren Trenneinrichtungen (6, 11, 11.1, 11.2) zur bahnbreiten Trennung der Materialbahn (2) quer zur Bahnlaufrichtung (L) bewegt werden. DOLLAR A Weiterhin betrifft die Erfindung eine Wickelmaschine (1) zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufwickeln einer laufenden Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, bei dem die Materialbahn nacheinander auf mehrere Wickelkerne, insbesondere Tamboure, aufgewickelt wird und bei dem jeweils mit dem Aufwickeln auf einen neuen und vorbeschleunigten Wickelkern begonnen wird, wenn eine auf einem vorherigen alten Wickelkern gebildete Wickelrolle einen vorbestimmten Durchmesser erreicht hat, wobei der neue Wickelkern vorzugsweise direkt an eine Wickelwalze, insbesondere eine Tragtrommel, über deren teilweise Außenumfangsfläche die Materialbahn vor dem Aufwickeln auf den Wickelkern geführt wird, unter Ausbildung eines neuen Nips gebracht wird, wobei ein bewegliches und mit mindestens einer Trenneinrichtung versehenes Übergabeteil aus einer Parkstellung in eine Arbeitsstellung bei teilweiser Umschließung des neuen Wickelkerns gebracht wird und wobei in die Materialbahn nach Durchlaufen des neuen Nips eine Trennkontur mittels der mindestens einen Trenneinrichtung des Übergabeteils unter Ausbildung mindestens eines vorzugsweise eingebundenen Überführstreifens angebracht wird, der auf den neuen Wickelkern bei vorzugsweise gleichzeitiger bahnbreiter Trennung der Materialbahn überführt wird.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Wickelmaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.

Derartige Aufwickelverfahren und Wickelmaschinen werden beispielsweise in der Papier- oder Kartonherstellung angewendet, um die fertige und laufende Papier- oder Kartonbahn ohne Unterbrechung des Herstellungsprozesses, das heißt ohne Abschalten der Papier- oder Kartonmaschine, nacheinander auf mehrere Wickelkerne, die auch als Tamboure bezeichnet werden, aufzuwickeln.

Dabei muss dafür gesorgt werden, dass der durch das Durchtrennen der laufenden Materialbahn entstehende neue Bahnanfang dem neuen Wickelkern zugeführt wird, um auf diesem danach eine neue Wickelrolle zu bilden.

Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 089 304 A1 ist ein Aufwickelverfahren und eine dazugehörige Wickelmaschine für eine laufende Materialbahn, insbesondere eine Papier- oder Kartonbahn bekannt, bei welchem in eine laufende Materialbahn zwei sich kreuzende Linien mittels zweier bewegbarer Schneidkörper geschnitten werden, die von jeweils beabstandeten Anfangsstellen an entgegengesetzten Seiten der Längsmittellinie der laufenden Materialbahn aus konvergierend zu einem Schnitt und von dem Schnittpunkt aus divergierend zu entgegengesetzten Kanten der laufenden Materialbahn verlaufen. Der durch diesen Verlauf der beiden Schneidkörper gebildete Zungenvorsprung wird mittels eines von einer Wickelbeginneinrichtung erzeugten Luftstroms entgegen der Bahnlaufrichtung der laufenden Materialbahn auf einen neuen sich drehenden Wickelkern dirigiert. Die Wickelbeginneinrichtung weist dabei die Form eines schwenkbaren Arms („Gooseneck") auf.

Nachteilhaft an diesem Aufwickelverfahren ist, dass der entgegen der Bahnlaufrichtung der laufenden Materialbahn wirkende Luftstrom der Wickelbeginneinrichtung dieselbe zusammenstaucht, dabei einen unkontrollierbaren Knäuel an geschnittener und laufender Materialbahn erzeugt und somit sowohl die Prozesssicherheit als auch die Einsetzbarkeit des Aufwickelverfahrens stark vermindert. Im ungünstigsten Fall kann es zu einem kompletten Riss der laufenden Materialbahn im Bereich der Wickelmaschine kommen, wonach ein zeit- und kostenaufwändiges Überführen der sich bildenden laufenden Materialbahn durch einen Großteil der Papier- oder Kartonmaschine notwendig wird.

Weiterhin ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE-OS 27 21 883 ein Verfahren zur Übertragung einer Papierbahn in einer Papiermaschine sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens bekannt. Dabei ist vorgesehen, dass im mittleren Bereich der Papierbahn während ihrer Bewegung zur Wickelrolle zwei parallele, in Längsrichtung der Papierbahn verlaufende Schnittlinien geführt werden, dass die Papierbahn zwischen den beiden Schnittlinien quer zu ihrer Längsrichtung durchtrennt wird und der dadurch gebildete Lappen auf den bereitstehenden leeren, in Drehung befindlichen Wickelkern überführt wird, und dass nach dem Aufwickeln des Lappens auf den Wickelkern die beiden Schnittlinien vom mittleren Bereich der Papierbahn schräg nach außen bis zur vollständigen Trennung der Papierbahn weitergeführt werden. Die Quertrennung der Papierbahn zwischen den beiden Schnittlinien wird mittels eines beweglichen Übergabeteils (schwenkbarer Arm, „Gooseneck"), welches an seinem Ende mit mindestens einem Messer versehen ist, dessen Schneide zwischen den beiden Schnittlinien quer zur Längsrichtung der Papierbahn verläuft und von einem Luftstrom umgeben ist, vollzogen.

Das dargestellte Verfahren und die entsprechende Vorrichtung zeichnen sich insbesondere durch einen hohen Wirkungsgrad bei einem relativ einfachen konstruktiven Aufwand und einem relativ geringen Steuerungsaufwand aus. Auch ist der Optimierungsaufwand, wie beispielsweise bei Sortenwechseln und dergleichen, relativ gering und es wird als Arbeitsmedium nur Luft benötigt.

Jedoch hat es sich in der Praxis als nachteilig herausgestellt, dass das Verfahren nur für Flächengewichte ≤ 100 g/m² geeignet ist und dass der benötigte Raumbedarf zwischen neuem Wickelkern und voller Wickelrolle nicht immer gegeben ist. Noch problematischer ist es, dass die Unterstützung des Weiterreißens der Papierbahn zu den beiden Bahnrändern mit zunehmender Bahnbreite unbeherrschbarer wird, so dass unter Praxisbedingungen ein Wechsel bis maximal 6 m beherrschbar beziehungsweise möglich ist.

Es ist also Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Wickelmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein verbessertes und effizienteres Aufwickeln des neuen Bahnanfangs auf einen neuen Wickelkern bei optimaler Runnability und günstigen Investitions- und Verfahrenskosten ermöglichen. Dabei soll auch eine Materialbahn mit einem Flächengewicht von ≥ 100 g/m² ihre Verwendung finden können.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst,

– dass danach im Bereich des erzeugten Schnitts zumindest ein Überführstreifen mittels mindestens einer Trenneinrichtung von mindestens zwei Übergabeteilen erzeugt wird und
– dass anschließend die mindestens zwei Übergabeteile samt ihren Trenneinrichtungen zur bahnbreiten Trennung der Materialbahn quer zur Bahnlaufrichtung bewegt werden.

Die verfahrensmäßige Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst.

Aufgrund des Zusammenwirkens dieser Prozessschritte ist es nunmehr möglich, dass sich das Überführen der Materialbahn auf einen neuen Wickelkern optimal gestalten lässt, insbesondere auch im Hinblick auf Prozesssicherheit und Zuverlässigkeit. Dabei können auch Bahngeschwindigkeiten von 1.500 m/min bis 2.500 m/min ohne Probleme bewältigt werden. Und überdies ist ein vorteilhaftes Überführen der Materialbahn auf den neuen Wickelkern bei geschlossenem Wickelspalt (Nip) zwischen der beinahe gebildeten Wickelrolle und der Wickelwalze möglich, wobei unter anderem auf die Verwendung von etwaigen Luftabquetschelementen vollständig verzichtet werden kann.

In erster Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Materialbahn mittels der Trenneinrichtungen von zwei Übergabeteilen durchtrennt wird, die bevorzugt an in Bahnlaufrichtung beabstandeten Stellen jeweils zumindest näherungsweise mittig bezüglich der Querrichtung derselben angesetzt werden, und dass jedes der beiden Übergabeteile zum bahnbreiten Durchtrennen der Materialbahn vorzugsweise zu ihrem nahe liegenden Bahnrand derselben bewegt wird.

Und in zweiter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Materialbahn mittels der Trenneinrichtungen von zwei Übergabeteilen durchtrennt wird, die bevorzugt im Bereich der beiden Bahnränder der Materialbahn jeweils im Abstand von diesen angesetzt werden, und dass jedes der beiden Übergabeteile zum bahnbreiten Durchtrennen der Materialbahn vorzugsweise zumindest bis zur Bahnmitte derselben bewegt wird.

Natürlich ist auch die Verwendung von vier oder sechs Übergabeteilen möglich, wobei dabei eine vorzugsweise zickzackförmige Trennkontur erzeugt wird.

Beide Ausgestaltungen zeichnen sich insbesondere durch eine schnelle Überführgeschwindigkeit der laufenden Materialbahn auf den neuen Wickelkern aus. Zudem wird eine symmetrische Überführgeometrie erzeugt, die das Entstehen einer so genannten Wickelkarotte gänzlich vermeidet.

Das Übergabeteil wird zumindest im Wesentlichen quer zur Bahnlaufrichtung bevorzugt derart bewegt, dass eine schräge Trennlinie erzeugt wird. Eine derartige schräge Trennlinie vermeidet unter anderem eine zu große Anhäufung von zu überführender Materialbahn in einem Breitenbereich.

Weiterhin wird das Übergabeteil mittels eines Linearantriebsaggregats mit einer bevorzugten Geschwindigkeit im Bereich von 2 bis 40 m/s, vorzugsweise von 5 bis 25 m/s, quer zur Bahnlaufrichtung bewegt. Ein derartiges Linearantriebsaggregat ist beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung EP 1 035 052 A2 (PR10860 EP) des Anmelders offenbart. Der Inhalt dieser Druckschrift wird hiermit vollumfänglich zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht.

In dritter Ausgestaltung der Erfindung ist schließlich vorgesehen, dass die Materialbahn überdies mittels der Trenneinrichtungen eines dritten Übergabeteils durchtrennt wird, welches bevorzugt im Bereich der Bahnmitte der Materialbahn ortsfest angesetzt wird. Dadurch wird die Möglichkeit einer noch schnelleren und prozesssicheren Überführung der Materialbahn auf den neuen Wickelkern geschaffen, insbesondere in Zusammenwirkung mit der zweiten Ausgestaltung der Erfindung.

Das jeweilige Übergabeteil wird bevorzugt mittels einer elektromotorisch, pneumatisch und/oder hydraulisch betriebenen Antriebseinrichtung zwischen der Parkstellung und der Arbeitsstellung bewegt, wobei derartige Antreibseinrichtungen dem Fachmann wohl bekannt sind. Nach einem erfolgten Überführvorgang werden die Übergabeteile in ihre jeweilige Parkposition zurückgeschwenkt beziehungsweise zurückgeführt.

Ferner ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass vor dem neuen Nip – in Bahnlaufrichtung der Materialbahn gesehen – mindestens ein vorzugsweise quer zur Bahnlaufrichtung verlaufender Schnitt mittels mindestens einer geregelten/gesteuerten Schneideinrichtung in der Materialbahn erzeugt wird und dass danach im Bereich des erzeugten Schnitts zumindest ein Überführstreifen mittels mindestens einer Trenneinrichtung von mindestens zwei Übergabeteilen erzeugt wird. Hierdurch wird der Vorteil einer weiterhin verbesserten Prozesssicherheit erreicht.

Die erfindungsgemäße Schneideinrichtung ist vorzugsweise als Nadel ausgebildet, die eine Schwenkbewegung im Bereich von 90 bis 180°, vorzugsweise von 120°, vollführt und dabei den vorzugsweise als Perforation ausgebildeten Schnitt erzeugt. Eine derartige Schneideinrichtung zeichnet sich insbesondere durch geringe Kosten (Anschaffungs- und Betriebskosten), eine große Anwendungsflexibilität und eine hohe Einsatzbereitschaft aus.

Damit ein Einwickeln von Luft in die letzten Bahnlagen der beinahe gebildeten Wickelrolle vollständig vermieden wird, bleibt der zwischen der Wickelrolle und der Wickelwalze gebildete Nip so lange aufrechterhalten, bis das Überführen der Materialbahn auf den neuen Wickelkern vollzogen ist.

Die Aufgabe wird bei einer Wickelmaschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst,

– dass mindestens zwei Übergabeteile vorgesehen sind, die zumindest einen Überführstreifen mittels mindestens einer Trenneinrichtung im Bereich des erzeugten Schnitts erzeugen, und
– dass die mindestens zwei Übergabeteile samt ihren Trenneinrichtungen zur bahnbreiten Trennung der Materialbahn quer zur Bahnlaufrichtung derselben bewegbar sind.

Hierbei ergeben sich wiederum die bereits genannten Vorteile der vorliegenden Erfindung.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Wickelmaschine sind in den Unteransprüchen angegeben.

So weist das Übergabeteil die Form eines schwenkbaren Arms auf, an dessen bogenförmigem Ende sich mindestens eine Trenneinrichtung, insbesondere ein Blaskopf mit zumindest einer gegen den neuen Wickelkern gerichteten Blasdüse, befindet. Der Blaskopf trennt dabei die Bahnspitze der Materialbahn heraus, überführt sie auf den neuen Wickelkern und unterstützt zudem das Weiterreißen der Materialbahn zu den Bahnrändern. Die so aus der Materialbahn heraus getrennte Kontur folgt dann, unterstützt durch die Blaswirkung des Übergabeteils und die Sogwirkung des rotierenden neuen Wickelkerns, dem neuen Wickelkern und führt sich in gesamter Bahnbreite auf denselben auf.

Der Blaskopf kann weiterhin als so genanntes Bullhorn, das in der europäischen Patentanmeldung EP 12 83 185 A2 (PR11262 EP) des Anmelders offenbart ist, ausgeführt sein.

Die Blasdüse weist in vorteilhafter Ausgestaltung eine lichte Höhe im Bereich von 0,2 bis 3 mm, vorzugsweise von 0,5 bis 2 mm, und einen Öffnungswinkel im Bereich von 90 bis 180°, vorzugsweise von 120° auf. Weiterhin weist sie bevorzugt eine lichte Weite im Bereich von 0,2 bis 3 mm, vorzugsweise von 0,5 bis 2 mm, und einen Neigungswinkel zur Bahnlaufrichtung im Bereich von 20 bis 45° auf. Diese Geometrien unterstützen in idealer, das heißt unter anderem auch in prozesssicherer Weise die Heraustrennung der Kontur aus der Materialbahn und die Überführung der Materialbahn auf den neuen Wickelkern.

Weiterhin weist der Blaskopf im beiderseitigen Bereich mehrere, vorzugsweise zwei bis sechs Blasdüsen auf, so dass die Erfüllung seiner vorgenannten Aufgaben bestens unterstützt werden.

Hinsichtlich einer einfachen Konstruktion ist der Blaskopf zumindest mittels des vorzugsweise aus einem Hohlprofil bestehenden Arms oder einer vorzugsweise am Arm angebrachten Druckluftleitung an eine steuer-/regelbare Druckluftquelle angeschlossen. Dies gewährleistet eine robuste Konstruktion mit mannigfaltigen Einsatzmöglichkeiten.

Damit der neue Wickelkern, insbesondere seine mögliche Oberflächengummierung, während des Überführens der Materialbahn auf ihn keinerlei Schäden erleidet, weist er an der Stelle des Eingriffs des Blaskopfs des Übergabeteils mindestens eine Umfangsnut auf. Der reduzierte Durchmesser der Umfangsnut stellt unter anderem sicher, dass der Blaskopf in keinerlei Kontakt mit jeglichen Bautei-len des neuen Wickelkerns kommt und somit auch keinerlei Schäden verursachen kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigen
1: eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Wickelmaschine während der Endwickelphase;
2: eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Wickelmaschine während der Anwickelphase;
3: eine Detailansicht während des Überführvorgangs der Materialbahn auf den neuen Wickelkern;
4, 5A, 5B, 6 und 7: schematische Darstellungen des Blaskopfs des Übergabeteils;
8: eine prinzipielle Draufsicht auf die Bewegungsabläufe zweier Übergabeteile; und
9A bis 9D: weitere prinzipielle Darstellungen von Bewegungsabläufen zweier Übergabeteile in Vorderansicht.
Die im Folgenden beschriebene Wickelmaschine ist allgemein zum Aufwickeln einer laufenden Materialbahn einsetzbar. Die Wickelmaschine kann am Ende einer Maschine zur Herstellung oder Veredelung einer laufenden Materialbahn, beispielsweise einer Papier- oder Kartonbahn, angeordnet werden, um die fertige laufende Materialbahn zu einer Wickelrolle aufzuwickeln. Die Wickelmaschine kann aber auch zum Umrollen fertiger Wickelrollen verwendet werden. Rein beispielhaft wird davon ausgegangen, dass es sich hier um eine Wickelmaschine zum Aufwickeln einer fortlaufenden Papier- oder Kartonbahn handelt.
Die 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Wickelmaschine 1, die zum Aufwickeln einer laufenden Materialbahn 2, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, dient, bei der die laufende Materialbahn 2 nacheinander auf mehrere Wickelkerne 3, insbesondere Tamboure, aufgewickelt wird und bei der jeweils mit dem Aufwickeln auf einen neuen Wickelkern 3.2 begonnen wird, wenn eine auf einem vorherigen alten Wickelkern 3.1 gebildete Wickelrolle 4 einen vorbestimmten Durchmesser D erreicht hat.
Die 1 zeigt die Wickelmaschine 1 in der so genannten Endwickelphase der Wickelrolle 4. Dabei ist der neue und vorzugsweise mittels mindestens eines nicht dargestellten Zentrumsantriebs vorbeschleunigte Wickelkern 3.2 vorzugsweise direkt an eine ortsfest oder vorzugsweise bewegbar gelagerte Wickelwalze 5, insbesondere eine Tragtrommel, über deren teilweise Außenumfangsfläche 5.1 die laufende Materialbahn 2 vor dem Aufwickeln auf den Wickelkern 3 geführt ist, unter Ausbildung eines Nips N bringbar. Weiterhin ist ein bewegliches und mit mindestens einer Trenneinrichtung 6 versehenes Übergabeteil 7 aus einer Parkstellung P (vergleiche 2) in eine Arbeitsstellung A bei teilweiser Umschließung des neuen Wickelkerns 3.2 bringbar. In die Materialbahn 2 ist nach Durchlaufen des neuen Nips N eine Trennkontur T mittels der mindestens einen Trenneinrichtung 6 des Übergabeteils 7 unter Ausbildung mindestens eines vorzugsweise eingebundenen Überführstreifens 8 anbringbar, der auf den neuen Wickelkern 3.2 bei vorzugsweise gleichzeitiger bahnbreiter Trennung der Materialbahn 2 überführbar ist.
Hinsichtlich der weiteren konstruktiven Eigenschaften und verfahrenstechnischen Aspekte der Wickelmaschine 1 und dem Ablauf des Wickelverfahrens wird auf die PCT-Offenlegungsschrift WO 98/52858 A1 (PR10706 WO) des Anmelders verwiesen; der Inhalt dieser Anmeldung wird hiermit vollinhaltlich zum Gegenstand dieser Beschreibung gemacht.
Es ist nun vorgesehen, dass mindestens zwei Übergabeteile 7.1, 7.2 vorgesehen sind, die zumindest einen Überführstreifen 8 (vergleiche 9A) mittels mindestens einer Trenneinrichtung 11 im Bereich des erzeugten Schnitts 10 erzeugen, und dass die mindestens zwei Übergabeteile 7.1, 7.2 samt ihren Trenneinrichtungen 11.1, 11.2 zur bahnbreiten Trennung der Materialbahn 2 quer zur Bahnlaufrichtung L (Pfeil) derselben bewegbar sind. Dabei ist bevorzugt vor dem neuen Nip N – in Bahnlaufrichtung L (Pfeil) der Materialbahn 2 gesehen – mindestens eine geregelte/gesteuerte Schneideinrichtung 9 (Pfeil) derart betreibbar, dass mindestens ein vorzugsweise quer zur Bahnlaufrichtung L (Pfeil) der Materialbahn 2 verlaufender Schnitt 10 (vergleiche 9A) in der Materialbahn 2 erzeugt wird.
Die geregelte/gesteuerte Schneideinrichtung 9 bekannter Art ist vorzugsweise als Nadel 9.1 ausgebildet und sie vollführt während ihres Betriebs eine Schwenkbewegung (Pfeil) im Bereich von 90 bis 180°, vorzugsweise von 120°, symmetrisch zur Vertikalen. Dabei wird ein vorzugsweise als Perforation ausgebildeter Schnitt 10 erzeugt, der quer zur Bahnlaufrichtung L (Pfeil) verläuft und dessen Länge, sowohl durch die Anordnung der Nadel 9.1 als auch durch deren Eintauchtiefe in die Materialbahn 2 bestimmt wird. Die Länge des Schnitts liegt im Bereich von 50 bis 300 mm, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 250 mm. Wie bereits ausgeführt, gehört eine derartige geregelte/gesteuerte Schneideinrichtung 9 zum bekannten Stand der Technik und ist somit aus einer Vielzahl von Druckschriften bekannt.
Ferner weist das jeweilige Übergabeteil 7.1, 7.2 die Form eines schwenkbaren Arms („Gooseneck") 7.A auf, an dessen bogenförmigem Ende 12 sich mindestens eine jeweilige Trenneinrichtung 11.1, 11.2, insbesondere ein Blaskopf 13 mit zumindest einer gegen den neuen Wickelkern 3.2 gerichteten Blasdüse 14, befindet.
Es sind bevorzugt zwei Übergabeteile 7.1, 7.2 vorgesehen, deren Trenneinrichtungen 11.1, 11.2 die Materialbahn 2 durchtrennen und die bevorzugt an in Bahnlaufrichtung L (Pfeil) beabstandeten Stellen jeweils zumindest näherungsweise mittig bezüglich der Querrichtung derselben ansetzbar sind. Dabei ist jedes der beiden Übergabeteile 7.1, 7.2 zum bahnbreiten Durchtrennen der Materialbahn 2 vorzugsweise zu ihrem nahe liegenden Bahnrand derselben bewegbar. Zur Bewegung des jeweiligen Übergabeteils 7.1, 7.2 quer zur Bahnlaufrichtung L (Pfeil) ist bevorzugt ein jeweiliges Linearantriebsaggregat (Pfeildarstellung) vorgesehen, wie es beispielsweise in der bereits genannten europäischen Patentanmeldung EP 1 035 052 A2 offenbart ist. Die Bewegung kann selbstverständlich alternativ und/oder ergänzend mit anderen Antriebseinheiten, beispielsweise in Form von Bewegungssystemen (Seil, Band, Riemen, etc.) und dergleichen, erfolgen.
Überdies ist zur Bewegung (Pfeile) des Übergabeteils 7.1, 7.2, zwischen der Parkstellung P (2) und der Arbeitsstellung A (1) eine elektromotorisch, pneumatisch und/oder hydraulisch betriebene Antriebseinrichtung 15 (Pfeil) vorgesehen.
Der zwischen der beinahe gebildeten Wickelrolle 4 und der Wickelwalze 5 gebildete alte Nip N_A wird so lange aufrechterhalten, bis das Überführen der laufenden Materialbahn 2 auf den neuen Wickelkern 3.2 vollzogen ist.
Die 2 zeigt eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Wickelmaschine 1 der 1 während der so genannten Anwickelphase eines neuen Wickelkerns 3.2.
Dabei wurde die Materialbahn 2 bereits erfolgreich auf den neuen Wickelkern 3.2 überführt, die Wickelrolle 4 befindet sich nunmehr in einer Entnahmeposition E und die Übergabeteile 7.1, 7.2 befinden sich wieder in ihrer Parkstellung P, das heißt in einem hochgeschwenkten Positionsbereich oberhalb der Wickelwalze 5 und des neuen Wickelkerns 3.2. Der Wickelkern 3.2 kann, wie in der bereits genannten PCT-Offenlegungsschrift WO 98/52858 A1 ausgeführt, als Durchbiegungseinstellwalze ausgeführt sein. Der Aufbau der Durchbiegungseinstellwalze ist an sich bekannt ( DE-OS 25 55 677 ), so dass dieser nicht näher beschrieben wird.
Die 3 zeigt eine Detailansicht während des Überführvorgangs der Materialbahn 2 auf den neuen Wickelkern 3.2. Hierbei ist eindeutig ein Übergabeteil 7 in Form eines schwenkbaren Arms („Gooseneck") 7.A erkennbar, an dessen bogenförmigem Ende 12 sich mindestens eine jeweilige Trenneinrichtung 11, insbesondere ein Blaskopf 13 mit zumindest einer gegen den neuen Wickelkern 3.2 gerichteten Blasdüse 14, befindet. Der Blaskopf 13 weist dabei eine strömungstechnisch optimale Außenkontur mit entsprechender unterseitiger Anpassung (Wölbung) an die Wickelwalze 5 und eine leichte Austauschbarkeit auf.
Der Blaskopf 13 selbst ist zumindest mittels des vorzugsweise aus einem Hohlprofil 7.B bestehenden Arms 7.A an eine steuer-/regelbare, dem Fachmann wohl bekannte und deshalb nicht explizit dargestellte geregelte/gesteuerte Druckluftquelle (gestrichelter Pfeil) angeschlossen. Das Hohlprofil 7.B dient hierbei als Druckluftleitung (Strichpunktlinie). Alternativ kann auch eine vorzugsweise am Arm angebrachte Druckluftleitung vorgesehen sein.
Weiterhin stellt die 4 eine Detailansicht des Blaskopfs 13 des Übergabeteils 7 der 3 dar, wobei die entsprechenden geometrischen Eigenschaften noch deutlich zu erkennen sind. Die leichte Austauschbarkeit des Blaskopfs 13 kann insbesondere durch seine Gewindeanbindung 16 an den schwenkbaren Arm 7.A gegeben sein, beispielsweise durch die Verwendung eines standardisierten Gewindes der Größe 1 bis 2''.
Auch die 5A, 5B, 6 und 7 stellen schematische Darstellungen des Blaskopfs 13 des Übergabeteils dar, wobei die 5B eine Ansicht der 5A gemäß Sichtpfeil B ist. Der Blaskopf 13 weist mindestens eine Blasdüse 14 auf, die eine lichte Höhe H im Bereich von 0,2 bis 3 mm, vorzugsweise von 0,5 bis 2 mm, (5A) und einen Öffnungswinkel α im Bereich von 90 bis 180°, vorzugsweise von 120° (6) aufweist. Eine jeweilige Blasdüse 14 weist überdies eine lichte Weite W im Bereich von 0,2 bis 3 mm, vorzugsweise von 0,5 bis 2 mm, (7) und einen Neigungswinkel β zur Bahnlaufrichtung L (Pfeil) im Bereich von 20 bis 45° (7) auf, wobei mehrere, vorzugsweise zwei bis sechs Blasdüsen 14 im beiderseitigen Bereich des Blaskopfes 13 angeordnet sind (7).
Die 8 zeigt eine prinzipielle Draufsicht auf die Bewegungsabläufe (Pfeildarstellungen) zweier Übergabeteile 7.1, 7.2. Die Trenneinrichtungen 11.1, 11.2 der Übergabeteile 7.1, 7.2, die bevorzugt an in Bahnlaufrichtung L (Pfeil) beabstandeten Stellen jeweils zumindest näherungsweise mittig bezüglich der Querrichtung (Bahnmitte M) der Materialbahn 2 ansetzbar sind, durchtrennen die Materialbahn 2 und sie sind anschließend zum bahnbreiten Durchtrennen der Materialbahn 2 vorzugsweise zu ihren nahe liegenden Bahnrändern FS, TS bewegbar. Die Übergabeteile 7.1, 7.2 werden mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 2 bis 40 m/s, vorzugsweise von 5 bis 25 m/s, quer zur Bahnlaufrichtung L (Pfeil) bewegt.
Alternativ und in nicht dargestellter Ausgestaltung können wiederum zwei Übergabeteile vorgesehen sein, deren Trenneinrichtungen die Materialbahn durchtrennen und die bevorzugt im Bereich der beiden Bahnränder der Materialbahn jeweils im Abstand von diesen ansetzbar sind, und die zum bahnbreiten Durchtrennen der Materialbahn vorzugsweise zumindest bis zur Bahnmitte derselben bewegbar sind.
In Ergänzung kann auch ein drittes Übergabeteil 7.3 vorgesehen sein, dessen Trenneinrichtungen die Materialbahn durchtrennen und das bevorzugt im Bereich der Bahnmitte M der Materialbahn 2 ortsfest ansetzbar ist (gestrichelter Kreis).
Und schließlich zeigen die 9A bis 9D weitere prinzipielle Darstellungen von Bewegungsabläufen zweier Übergabeteile 7.1, 7.2 in Vorderansicht.
Es ist deutlich erkennbar, dass zwei sowohl an in Bahnlaufrichtung L (Pfeil) beabstandeten Stellen als auch jeweils zumindest näherungsweise mittig bezüglich der Querrichtung der Materialbahn 2 angesetzte Übergabeteile 7.1, 7.2 vorgesehen sind, die einen Überführstreifen 8 mittels mindestens einer Trenneinrichtung 11 im Bereich des erzeugten Schnitts 10 erzeugen (9A), und dass die zwei Übergabeteile 7.1, 7.2 samt ihren Trenneinrichtungen 11.1, 11.2 zur bahnbreiten Trennung der Materialbahn 2 quer zur Bahnlaufrichtung L (Pfeil), das heißt zu ihren jeweils nahe liegenden Bahnrändern FS, TS, bewegbar sind (9B und 9C). Die Übergabeteile 7.1, 7.2 werden zumindest im Wesentlichen quer zur Bahnlaufrichtung L (Pfeil) derart bewegt, dass zwei schräge Trennlinien erzeugt werden. Der anfänglich gebildete Überführstreifen 8 gewinnt hierbei immer mehr an Breite, bis die Materialbahn 2 schließlich vollständig durchtrennt und auf den neuen Wickelkern 3.2 überführt ist (9D).
In Ergänzung ist zu erkennen, dass der neue Wickelkern 3.2 an der Stelle des Eingriffs der Blasköpfe 13 der Übergabeteile 7.1, 7.2 mindestens die bereits vorgenannte Umfangsnut 17 aufweist (vergleiche 9A).
Die erfindungemäße Wickelmaschine 1 eignet sich in hervorragender Weise auch zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung ein Verfahren und eine Wickelmaschine der eingangs genannten Art geschaffen werden, die ein verbessertes und effizienteres Aufwickeln des neuen Bahnanfangs auf einen neuen Wickelkern bei optimaler Runnability und günstigen Investitions- und Verfahrenskosten ermöglichen. Dabei kann auch eine Materialbahn mit einem Flächengewicht von ≥ 100 g/m² ihre Verwendung finden.

1: Wickelmaschine
2: Materialbahn
3: Wickelkern
3.1: Alter Wickelkern
3.2: Neuer Wickelkern
4: Wickelrolle
5: Wickelwalze
5.1: Außenumfangsfläche
6: Trenneinrichtung
7, 7.1, 7.2, 7.3: Übergabeteil
7.A: Schwenkbarer Arm („Gooseneck")
7.B: Hohlprofil
8: Überführstreifen
9: Schneideinrichtung
9.1: Nadel
10: Schnitt
11, 11.1, 11.2: Trenneinrichtung
12: Bogenförmiges Ende
13: Blaskopf
14: Blasdüse
15: Antriebseinrichtung (Pfeil)
16: Gewindeanbindung
17: Umfangsnut
A: Arbeitsstellung
B: Sichtpfeil
D: Durchmesser
E: Entnahmeposition
FS, TS: Bahnrand
H: Lichte Höhe
L: Bahnlaufrichtung (Pfeil)
N: Nip
N_A: Alter Nip
M: Bahnmitte
P: Parkstellung
T: Trennkontur
W: Lichte Weite
α: Öffnungswinkel
β: Neigungswinkel

Claims

Verfahren zum Aufwickeln einer laufenden Materialbahn (2), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, bei dem die Materialbahn (2) nacheinander auf mehrere Wickelkerne (3), insbesondere Tamboure, aufgewickelt wird und bei dem jeweils mit dem Aufwickeln auf einen neuen und vorbeschleunigten Wickelkern (3.2) begonnen wird, wenn eine auf einem vorherigen alten Wickelkern (3.1) gebildete Wickelrolle (4) einen vorbestimmten Durchmesser (D) erreicht hat, wobei der neue Wickelkern (3.2) vorzugsweise direkt an eine Wickelwalze (5), insbesondere eine Tragtrommel, über deren teilweise Außenumfangsfläche (5.1) die Materialbahn (2) vor dem Aufwickeln auf den Wickelkern (3) geführt wird, unter Ausbildung eines neuen Nips (N) gebracht wird, wobei ein bewegliches und mit mindestens einer Trenneinrichtung (6, 11) versehenes Übergabeteil (7) aus einer Parkstellung (P) in eine Arbeitsstellung (A) bei teilweiser Umschließung des neuen Wickelkerns (3.2) gebracht wird und wobei in die Materialbahn (2) nach Durchlaufen des neuen Nips (N) eine Trennkontur (T) mittels der mindestens einen Trenneinrichtung (6, 11) des Übergabeteils (7) unter Ausbildung mindestens eines vorzugsweise eingebundenen Überführstreifens (8) angebracht wird, der auf den neuen Wickelkern (3.2) bei vorzugsweise gleichzeitiger bahnbreiter Trennung der Materialbahn (2) überführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Überführstreifen (8) mittels mindestens einer Trenneinrichtung (6, 11, 11.1, 11.2) von mindestens zwei Übergabeteilen (7, 7.1, 7.2) erzeugt wird und dass anschließend die mindestens zwei Übergabeteile (7, 7.1, 7.2) samt ihren Trenneinrichtungen (6, 11, 11.1, 11.2) zur bahnbreiten Trennung der Materialbahn (2) quer zur Bahnlaufrichtung (L) bewegt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn (2) mittels der Trenneinrichtungen (6, 11, 11.1, 11.2) von zwei Übergabeteilen (7, 7.1, 7.2) durchtrennt wird, die bevorzugt an in Bahnlaufrichtung (L) beabstandeten Stellen jeweils zumindest näherungsweise mittig bezüglich der Querrichtung (M) derselben angesetzt werden, und dass jedes der beiden Übergabeteile (7, 7.1, 7.2) zum bahnbreiten Durchtrennen der Materialbahn (2) vorzugsweise zu ihrem nahe liegenden Bahnrand (FS, TS) derselben bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn (2) mittels der Trenneinrichtungen (6, 11, 11.1, 11.2) von zwei Übergabeteilen (7, 7.1, 7.2) durchtrennt wird, die bevorzugt im Bereich der beiden Bahnränder der Materialbahn (2) jeweils im Abstand von diesen angesetzt werden, und dass jedes der beiden Übergabeteile (7, 7.1, 7.2) zum bahnbreiten Durchtrennen der Materialbahn (2) vorzugsweise zumindest bis zur Bahnmitte (M) derselben bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übergabeteil (7, 7.1, 7.2) zumindest im Wesentlichen quer zur Bahnlaufrichtung (L) bevorzugt derart bewegt wird, dass eine schräge Trennlinie erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übergabeteil (7, 7.1, 7.2) mittels eines Linearantriebsaggregats quer zur Bahnlaufrichtung (L) bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übergabeteil (7, 7.1, 7.2) mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 2 bis 40 m/s, vorzugsweise von 5 bis 25 m/s, quer zur Bahnlaufrichtung (L) bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn (2) überdies mittels der Trenneinrichtungen eines dritten Übergabeteils (7.3) durchtrennt wird, welches bevorzugt im Bereich der Bahnmitte (M) der Materialbahn (2) ortsfest angesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übergabeteil (7, 7.1, 7.2, 7.3) bevorzugt mittels einer elektromotorisch, pneumatisch und/oder hydraulisch betriebenen Antriebseinrichtung (15) zwischen der Parkstellung (P) und der Arbeitsstellung (A) bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem neuen Nip (N) – in Bahnlaufrichtung (L) der Materialbahn (2) gesehen – mindestens ein vorzugsweise quer zur Bahnlaufrichtung (L) verlaufender Schnitt (10) mittels mindestens einer geregelten/gesteuerten Schneideinrichtung (9) in der Materialbahn (2) erzeugt wird und dass danach im Bereich des erzeugten Schnitts (10) zumindest ein Überführstreifen (8) mittels mindestens einer Trenneinrichtung (6, 11, 11.1, 11.2) von mindestens zwei Übergabeteilen (7, 7.1, 7.2) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise als Nadel (9.1) ausgebildete Schneideinrichtung (9) eine Schwenkbewegung im Bereich von 90 bis 180°, vorzugsweise um 120°, vollführt und dabei den vorzugsweise als Perforation ausgebildeten Schnitt (10) erzeugt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der beinahe gebildeten Wickelrolle (4) und der Wickelwalze (5) so lange ein alter Nip (N_A) aufrechterhalten wird, bis das Überführen der laufenden Materialbahn (2) auf den neuen Wickelkern (3.2) vollzogen ist.
Wickelmaschine (1) zum Aufwickeln einer laufenden Materialbahn (2), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, bei der die laufende Materialbahn (2) nacheinander auf mehrere Wickelkerne (3), insbesondere Tamboure, aufgewickelt wird und bei dem jeweils mit dem Aufwickeln auf einen neuen Wickelkern (3.2) begonnen wird, wenn eine auf einem vorherigen alten Wickelkern (3.1) gebildete Wickelrolle (4) einen vorbestimmten Durchmesser (D) erreicht hat, wobei der neue und vorbeschleunigte Wickelkern (3.2) vorzugsweise direkt an eine Wickelwalze (5), insbesondere eine Tragtrommel, über deren teilweise Außenumfangsfläche (5.1) die laufende Materialbahn (2) vor dem Aufwickeln auf den Wickelkern (3) geführt ist, unter Ausbildung eines Nips (N) bringbar ist, wobei ein bewegliches und mit mindestens einer Trenneinrichtung (6, 11) versehenes Übergabeteil (7) aus einer Parkstellung (P) in eine Arbeitsstellung (A) bei teilweiser Umschließung des neuen Wickelkerns (3.2) bringbar ist und wobei in die Materialbahn (2) nach Durchlaufen des neuen Nips (N) eine Trennkontur (T) mittels der mindestens einen Trenneinrichtung (6, 11) des Übergabeteils (7) unter Ausbildung mindestens eines vorzugsweise eingebundenen Überführstreifens (8) anbringbar ist, der auf den neuen Wickelkern (3.2) bei vorzugsweise gleichzeitiger bahnbreiter Trennung der Materialbahn (2) überführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Übergabeteile (7, 7.1, 7.2) vorgesehen sind, die zumindest einen Überführstreifen (8) mittels mindestens einer Trenneinrich tung (6, 11, 11.1, 11.2) im Bereich des erzeugten Schnitts (10) erzeugen, und dass die mindestens zwei Übergabeteile (7, 7.1, 7.2) samt ihren Trenneinrichtungen (6, 11, 11.1, 11.2) zur bahnbreiten Trennung der Materialbahn (2) quer zur Bahnlaufrichtung (L) derselben bewegbar sind.
Wickelmaschine (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Übergabeteile (7, 7.1, 7.2) vorgesehen sind, deren Trenneinrichtungen (6, 11, 11.1, 11.2) die Materialbahn (2) durchtrennen und die bevorzugt an in Bahnlaufrichtung (L) beabstandeten Stellen jeweils zumindest näherungsweise mittig bezüglich der Querrichtung (M) derselben ansetzbar sind, und dass jedes der beiden Übergabeteile (7, 7.1, 7.2) zum bahnbreiten Durchtrennen der Materialbahn (2) vorzugsweise zu ihrem nahe liegenden Bahnrand (FS, TS) derselben bewegbar ist.
Wickelmaschine (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Übergabeteile (7, 7.1, 7.2) vorgesehen sind, deren Trenneinrichtungen (6, 11, 11.1, 11.2) die Materialbahn (2) durchtrennen und die bevorzugt im Bereich der beiden Bahnränder der Materialbahn (2) jeweils im Abstand von diesen ansetzbar sind, und dass jedes der beiden Übergabeteile (7, 7.1, 7.2) zum bahnbreiten Durchtrennen der Materialbahn (2) vorzugsweise zumindest bis zur Bahnmitte (M) derselben bewegbar ist.
Wickelmaschine (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Linearantriebsaggregat zur Bewegung des Übergabeteils (7, 7.1, 7.2) quer zur Bahnlaufrichtung (L) vorgesehen ist.
Wickelmaschine (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes Übergabeteil (7.3) vorgesehen ist, dessen Trenneinrichtungen (6, 11, 11.3) die Materialbahn (2) durchtrennen und das bevorzugt im Bereich der Bahnmitte (M) der Materialbahn (2) ortsfest ansetzbar ist.
Wickelmaschine (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektromotorisch, pneumatisch und/oder hydraulisch betriebene Antriebseinrichtung (15) zur Bewegung des Übergabeteils (7, 7.1, 7.2, 7.3) zwischen der Parkstellung (P) und der Arbeitsstellung (A) vorgesehen ist.
Wickelmaschine (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Übergabeteil (7, 7.1, 7.2, 7.3) die Form eines schwenkbaren Arms (7.A) aufweist, an dessen bogenförmigem Ende (12) sich mindestens eine Trenneinrichtung (6, 11, 11.1, 11.2), insbesondere ein Blaskopf (13) mit zumindest einer gegen den neuen Wickelkern (3.2) gerichteten Blasdüse (14), befindet.
Wickelmaschine (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasdüse (14) eine lichte Höhe (H) im Bereich von 0,2 bis 3 mm, vorzugsweise von 0,5 bis 2 mm, und einen Öffnungswinkel (α) im Bereich von 90 bis 180°, vorzugsweise von 120° aufweist.
Wickelmaschine (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasdüse (14) eine lichte Weite (W) im Bereich von 0,2 bis 3 mm, vorzugsweise von 0,5 bis 2 mm, und einen Neigungswinkel (β) zur Bahnlaufrichtung (L) im Bereich von 20 bis 45° aufweist.
Wickelmaschine (1) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Blaskopf (13) im beiderseitigen Bereich mehrere, vorzugsweise zwei bis sechs Blasdüsen (14) aufweist.
Wickelmaschine (1) nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Blaskopf (13) zumindest mittels des vorzugsweise aus einem Hohlprofil bestehenden Arms (7.A) oder einer vorzugsweise am Arm (7.A) angebrachten Druckluftleitung an eine steuer-/regelbare Druckluftquelle angeschlossen ist.
Wickelmaschine (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem neuen Nip (N) – in Bahnlaufrichtung (L) der Materialbahn (2) gesehen – mindestens eine geregelte/gesteuerte Schneideinrichtung (9) derart betreibbar ist, dass mindestens ein vorzugsweise quer zur Bahnlaufrichtung (L) der Materialbahn (2) verlaufender Schnitt (10) in der Materialbahn (2) erzeugt wird, und dass mindestens zwei Übergabeteile (7, 7.1, 7.2) vorgesehen sind, die zumindest einen Überführstreifen (8) mittels mindestens einer Trenneinrichtung (6, 11, 11.1, 11.2) im Bereich des erzeugten Schnitts (10) erzeugen.
Wickelmaschine (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der neue Wickelkern (3.2) an der Stelle des Eingriffs des Blaskopfs (13) des Übergabeteils (7, 7.1, 7.2, 7.3) mindestens eine Umfangsnut (17) aufweist.